Linux的層級架構

每個操作系統都有一個內核，內核封裝了底層硬件設備管理、內存管理、網絡數據協議轉化和收發傳輸、文件系統讀寫等。從這個圖可以看到，內核將系統硬件與應用程序進程連接起來，隱藏了上層下層交互的一些細節，各司其職。

這些分層包括：

用戶空間程序

編譯器

終端

防火墻

系統調用的跨平臺API(特定于平臺的系統調用包裝API)

Rust標準庫

libc（或等效的API）

kernel，操作系統的核心模塊

系統資源

內存

文件系統

網絡

硬件和其他設備（包括鍵盤、鼠標、監視器、磁盤驅動器）

Rust的標準庫的功能劃分

而Rust標準庫，很好的利用了操作系統內核提供的API。

Rust標準庫是Rust程序進入Linux操作系統內核函數的主要接口，它在內部使用libc(在Windows系統使用其他等效的庫）來調用內核提供的系統調用。

從Rust程序中發起系統調用，以實現管理和操作各種系統資源（如圖）。

libc（或其變體）為類UNIX操作系統上的系統調用提供了一個包裝器，如Linux內核實現了POSIX標準指定的數百個POSIX API（對于Windows，系統調用有等效的API，也實現了POSIX標準[1]）。

作為標準庫，Rust標準庫是跨平臺的，Rust標準庫的系統調用的細節是從Rust開發人員那里抽象出來的。Rust也支持不依賴于標準庫的運行方式（no_std 方式），Rust直接操控底層硬件（如應用在嵌入式系統開發場景），此時Rust就做了操作系統本身的工作。

對于大部分軟件開發工程師而言，他們用Rust主要開發應用層軟件，也就是運行在用戶空間的程序。它們基于標準庫編寫，實現各種業務功能。應用層的軟件并非所有模塊和函數都涉及到系統調用（例如一些用于操作字符串和處理錯誤的函數，就無需調用系統調用）。

Rust標準庫包括幾大領域的模塊，包括四大類：

第一類，Rust語言原語

即Rust Language Primitives：Rust 語言的基本元素或基本類型（如下圖）。

如有符號整數、布爾值、浮點數、字符、字符串、數組、元組、切片。這些由Rust編譯器負責實現。

Rust標準包括原語，并在它們之上構建。

第二類，alloc crate

與堆分配值的內存分配相關的類型、函數和特征。

包括集合（Vec、String等集合）、智能指針類型（Box）、引用計數指針（Rc）和原子引用計數指針（Arc））。

第三類，core crate

作為Rust標準庫的基礎。充當Rust語言與標準庫之間的鏈接，提供在Rust原語之上實現的類型、特征、常量和函數，并為所有Rust代碼提供基礎構建塊，它是跨平臺的，沒有任何指向操作系統或其他外部依賴的鏈接。由于較少直接用到core crate，所以本文不做過多介紹。

第四類，模塊（標準庫的其他crate）

是標準庫的一部分，模塊crate包括針對并發、I/O，文件系統、網絡、異步I/O、錯誤處理等功能，以及與特定操作系統相關的函數，Rust的官網對std有專門的文檔[2]。例如

為用戶程序在多個線程上并發運行的功能在std::thread模塊中；

用于處理同步I/O的功能在std::io模塊中提供；

針對特定os的模塊，主要在std::os模塊中實現。

下圖展示了Rust標準庫各個領域功能涉及到的具體std模塊（如std::io、std::os等）

以下著重對第四類的主要 crate 做一介紹，并附上文檔地址

Rust的并發控制相關模塊 conurrency：

Rust的內存管理相關模塊 memory management：

Rust的文件系統操作相關模塊 File system：

Rust的數據處理相關模塊 data processing：

Rust的錯誤處理相關模塊 Error handling：

Rust的編譯處理相關模塊 compiler：

Rust的跨語言調用相關模塊：FFI

Rust的網絡處理功能模塊 Networking：

Rust的IO處理模塊：

Rust的OS特定的功能模塊：

Rust的時間處理模塊：